Сила трения качения

Сила трения качения

Трением качения называется сопротивление, возникающее при качении одного тела по поверхности другого.

Вследствие деформации тел их касание происходит вдоль площадки AB (рисунок 2.4, а), появляется распределенная система сил реакции (рисунок 2.4, б), которая может быть заменена силой и парой сил (рисунок 2.4, в).

Сила раскладывается на две составляющие – нормальную и силу трения скольжения. Пара сил называется моментом сопротивления качению MС.

Модель возникновения силы трения качения
Рисунок 2.4

При равновесии тела момент сопротивления качению определяется из условий равновесия системы сил. При этом установлено, что момент сопротивления принимает значения от нуля до максимального значения.

Максимальное значение момента сопротивления, соответствующее началу качения, определяется равенством

MСmax = Nδ,

где δкоэффициент трения качения, имеет размерность длины [м], зависит от материала контактирующих тел и геометрии зоны контакта.

Различают:

  1. чистое качение – точка A (рисунок 2.4) не скользит по неподвижной плоскости;
  2. качение со скольжением – наряду с вращением катка присутствует и проскальзывание в месте контакта, т.е. точка A движется по плоскости;
  3. чистое скольжение – каток движется по плоскости без вращения (см. п.2.1).

Для того, чтобы каток не скользил, должно выполняться условие Fтр < Fтрmax < fN;

Чтобы каток не катился – MС < MСmax = δN.

Также существует трение верчения – когда активные силы стремятся вращать тело вокруг нормали к общей касательной поверхности соприкосновения.